29 notions-clefs : sur les traces des migrateurs

Auteurs : Delphine Picamelot(plus d'infos)
Résumé :
Qui n’a jamais rêvé de partir au bout du monde sur les ailes d’un grand planeur, pour passer l’hiver là où le soleil est toujours chaud et le ciel toujours bleu ? Les animaux migrateurs vivent ces grands voyages chaque année, mais la réalité est souvent moins rose qu’on voudrait l’imaginer. Les nouvelles technologies permettent aujourd’hui d’en percer certains secrets… Document de Delphine Picamelot et Sylvie Massemin-Challet issu de l'ouvrage "29 notions clefs pour savourer et faire savourer la science - primaire et collège", paru aux éditions Le Pommier en août 2009.
Copyright :
Publié avec l'aimable autorisation des éditions Le Pommier.

 

Qui n’a jamais rêvé de partir au bout du monde sur les ailes d’un grand planeur, pour passer l’hiver là où le soleil est toujours chaud et le ciel toujours bleu ? Les animaux migrateurs vivent ces grands voyages chaque année, mais la réalité est souvent moins rose qu’on voudrait l’imaginer. Les nouvelles technologies permettent aujourd’hui d’en percer certains secrets…

Animaux et migration

Qu’est-ce que la migration ?

La migration est, par définition académique, un déplacement régulier et cyclique des individus d’une espèce de leur zone de reproduction vers une autre région plus clémente où ils passent le reste de l’année. Cependant, de très nombreuses exceptions et nuances viennent modifier cette définition, car le terme « migration » ne peut inclure tous les types de déplacement observés dans la nature.
Aussi, pour pouvoir réellement être qualifié de « migration », un déplacement doit réunir un certain nombre d’éléments :

  •  présenter un retour au point de départ (le déplacement définitif ou l’expansion géographique d’une population seront plutôt qualifiés d’« exode » ou d’« invasion ») ;
  •  induire une certaine durée d’absence du lieu de reproduction, en général sur une rythmicité annuelle (car les oiseaux, comme les manchots, qui effectuent des trajets lointains mais relativement courts et fréquents pour s’alimenter, ne sont pas des oiseaux migrateurs), voire à l’échelle de plusieurs années (comme les saumons ou les anguilles, par exemple). Mais on peut parler aussi de migration nycthémérale, qui se réalise sur la journée. Même si l’échelle temporelle est réduite, cette migration concerne un très grand nombre d’organismes qui font partie du zooplancton réparti dans tous les océans et autres milieux aquatiques. Situés en profondeur dans la colonne d’eau pour se protéger des prédateurs, ces organismes se déplacent vers la surface la nuit afin de consommer le phytoplancton, constitué essentiellement d’algues unicellulaires ;
  •  être de relativement grande amplitude – mais se pose ici le problème de définir le seuil de la « grande » amplitude, qui reste relatif pour chaque espèce. Cette amplitude peut atteindre des valeurs immenses : des chercheurs ont montré en 2007 que le puffin fuligineux (Puffinus griseus) détenait le record, pouvant parcourir une distance de 65 000 km (aller-retour compris). Cette espèce se reproduit en Nouvelle-Zélande, rejoint l’Antarctique pour se nourrir de krill (c’est le nom que l’on donne aux crevettes évoluant dans les eaux froides), remonte tout en faisant des huit dans l’océan Pacifique vers l’Alaska et retourne ensuite en Nouvelle-Zélande pour entamer une nouvelle reproduction. Son comportement migratoire est similaire à celui que présentent les sternes arctiques qui se déplacent d’un pôle à l’autre, mais principalement dans l’océan Atlantique. à l’inverse, cette amplitude peut n’être que de quelques kilomètres, comme cela est connu chez le cerf élaphe qui se déplace quotidiennement de clairière en sous-bois.

Malgré ces éléments de définition de la migration, certains comportements animaliers ne sont donc pas faciles à classer, et ce n’est parfois qu’en fonction de l’appréciation de l’observateur que telle ou telle espèce pourra être considérée comme migratrice.

Quels sont les animaux qui migrent ?


Migration de la baleine grise (
Eschrichtius robustus). Les baleines des zones arctiques et antarctiques (zones bleues) regagnent au cours de l’hiver les régions plus clémentes des océans (zones rouges) où elles vont bénéficier d’une nourriture abondante. Là, elles pourront mettre bas et rejoindront avec leurs jeunes l’océan Arctique ou Antarctique à la fin de l’hiver.
© cetaces. guadeloupe.com

Si les oiseaux détiennent le record de distance en matière de migration, les mammifères marins ne sont pas en reste. Par exemple, les baleines grises gagnent les tropiques en début d’hiver pour se reproduire et remontent en février vers le Nord. Les poissons comme les thons rouges sont aussi de grands migrateurs. Nous pouvons aussi citer des espèces de papillons comme le monarque. Chaque automne, entre 50 et 100 millions d’individus de cette espèce d’Amérique du Nord et du sud du Québec rejoignent vers la mi-octobre les forêts isolées des hautes montagnes de l’est de l’État du Michoacán, au centre du Mexique, après un long voyage d’au minimum deux mois. Cette migration annuelle de plus de 4 000 km est la plus longue jamais observée chez un insecte. Elle révèle les performances physiques extraordinaires de cet animal qui pèse moins d’un demi-gramme et parcourt entre 30 et 50 km par jour. Le papillon détient aussi un autre secret étonnant : celui de sa longévité que des études scientifiques tentent de percer : le monarque vit près de 9 mois alors que la plupart des autres espèces de papillons subsistent tout au plus quelques jours ou quelques semaines.
Dans la suite, parmi le panel de trajets migratoires empruntés par les organismes (exemple des migrations des limicoles au niveau planétaire, ci-dessous), nous nous attacherons à décrire plus particulièrement la migration au sens le plus couramment répandu en Europe : un grand trajet nord-sud (centré sur l’Europe !), automnal et printanier.


Les huit voies migratoires principales utilisées par les oiseaux du littoral (limicoles). Deux d’entre elles – celle de l’Atlantique Est (en jaune) et celle de la Méditerranée/mer Noire (en kaki)– concernent des oiseaux qui font de longs séjours en Europe. D'après un ouvrage de Thompson et Byrkjedal (2001) sur birdlife.org.

Pourquoi les animaux migrent-ils ?

S’il paraît évident que les animaux ne vont pas rester inactifs face à la dégradation de leurs conditions de vie consécutive à l’apparition de l’hiver, les stratégies de lutte contre ces nouvelles contraintes (froid, raréfaction de la nourriture) varient d’une espèce à l’autre. Ainsi de nombreux animaux, gros ou petits, vont-ils hiverner et minimiser leurs dépenses d’énergie en diminuant plus ou moins fortement et plus ou moins continûment leur activité et leur température corporelle (par exemple l’ours polaire). Poussé à l’extrême sur une longue période, ce comportement va jusqu’à l’hibernation (chez le loir ou la marmotte). D’autres, comme les passereaux, des petits oiseaux dont le représentant le plus connu est le moineau, ou les renards, vont changer de régime alimentaire pour se contenter de ce qu’ils peuvent trouver sur place en hiver et modifier leur comportement afin de passer le maximum de temps à rechercher cette nourriture tout en se protégeant du froid en adoptant telle ou telle posture ou en s’abritant. Enfin, certains désertent les lieux pour rechercher des cieux plus cléments et plus généreux pendant les mauvais mois, migrant en général vers les tropiques où la nourriture est plus abondante.
L’origine des migrations animales pourrait remonter aux périodes glaciaires. Vingt et une périodes glaciaires se sont succédé au cours du quaternaire, avec la dernière bien connue qui est la glaciation de Würm (de 120 000 à 10 000 ans). Les animaux qui se reproduisaient dans des territoires plus proches des pôles que de l’équateur ont vu leurs conditions de vie devenir de plus en plus difficiles en hiver à cause du froid et de la raréfaction de la nourriture. Certains individus sont alors descendus vers les tropiques. Avec l’extension des calottes glacières au-delà des pôles, les trajets vers le sud sont devenus de plus en plus longs, jusqu’à atteindre des milliers de kilomètres. Ces individus qui trouvaient en hiver des zones favorables se sont mieux reproduits que ceux restés dans des zones plus froides, ce qui a peu à peu donné l’avantage aux lignées qui présentaient le meilleur comportement face aux contraintes de leur environnement. Mais si les tropiques sont si hospitaliers, pourquoi les animaux n’y sont-ils pas restés en été ? Sans doute la pression démographique dans ces zones, prises d’assaut en hiver, quand rien d’autre n’était accessible, poussa-t-elle les plus mobiles (les oiseaux plus particulièrement) à trouver des zones de reproduction moins fréquentées, donc à remonter vers de plus hautes latitudes, où l’arrivée du printemps favorisait une explosion des ressources alimentaires rendant à nouveau les paysages accueillants. Une pression de prédation plus importante sur les zones d’hivernage aurait également poussé les animaux à regagner les zones à latitude plus élevée.
Cependant, la glaciation n’est plus d’actualité, et bien des zones de latitude moyenne, la France par exemple, présentent en hiver un climat que beaucoup de migrateurs pourraient supporter. Ainsi, des oiseaux se reproduisant en Arctique passent-ils l’hiver en France, où le climat hivernal, comparativement, est bien plus agréable. On pourrait penser alors que des animaux assez résistants nichant en Europe n’ont plus besoin de voyager, et qu’ils auraient intérêt à cesser ces dépenses d’énergie devenues inutiles. Mais le comportement d’une espèce ne change pas en quelques décennies, même si l’on peut observer des modifications de comportement chez certaines (nous y reviendrons).

Comment les animaux, et plus particulièrement les oiseaux, s’orientent-ils dans le temps et l’espace ?

Les rythmes biologiques sont aujourd’hui assez bien connus des scientifiques et il est désormais acquis que le déroulement annuel de la vie des animaux est en grande partie ajusté par des stimuli lumineux. L’alternance jour/nuit est ainsi prépondérante, puisqu’elle varie au cours de l’année de façon très régulière : les jours s’allongent de janvier à juin et raccourcissent de juillet à décembre, de la même manière d’une année sur l’autre (par opposition, les variations de température ne sont qu’un repère secondaire car elles sont très différentes selon les années). Les informations lumineuses captées par les yeux sont en partie traitées par la glande pinéale – située dans le cerveau –, qui permet aux animaux de percevoir des variations, même faibles, de la durée du jour. C’est ainsi qu’au début de l’été ou de l’hiver, quand le jour commence à diminuer ou à augmenter, toute une cascade de phénomènes physiologiques sont provoqués par la sécrétion de différentes hormones. Ces hormones, libérées dans le sang, transmettent des informations aux différents organes et contrôlent la préparation à la migration : le corps et le comportement de l’animal sont modifiés pour qu’il se mette dans les meilleures conditions avant de partir (nous y reviendrons).
Du point de vue spatial, il est certain que les repères visuels, et parfois également olfactifs et auditifs, des paysages traversés jouent pour beaucoup dans l’orientation des animaux au cours de leur migration. Mais même si les chercheurs ne sont pas tout à fait d’accord entre eux, il semble en fait que plusieurs facteurs interviennent pour expliquer l’orientation vers une zone plus accueillante. Les oiseaux sont ainsi capables de s’orienter la nuit grâce à la position des étoiles et le jour grâce au trajet du Soleil. Mais, surtout, il est établi que nombre d’entre eux sont sensibles au champ magnétique terrestre. Un tissu riche en petits cristaux de magnétite, réagissant un peu comme l’aiguille d’une boussole, a même été trouvé dans le cerveau de pigeons. Si l’on place des petits aimants sur le dos de ces pigeons, ces derniers s’égarent et sont incapables d’emprunter leur axe de migration. Si la connexion entre ce tissu et le système nerveux n’a pas été mise en évidence pour le moment de façon convaincante, il est tout à fait probable qu’il joue un rôle important dans l’orientation de ces oiseaux par rapport au champ magnétique terrestre. Néanmoins, pour expliquer convenablement les migrations, il est nécessaire de supposer que les oiseaux forment une carte mentale des trajets, les jeunes oiseaux pouvant apprendre les trajets des plus anciens. Ainsi, il a été possible d’enseigner, avec l’aide d’un ULM, un nouvel itinéraire de migration à des grues blanches après réintroduction. On a également pu enseigner à des bernaches du Canada un trajet de migration plus sûr. Cet apprentissage doit être nuancé car une équipe allemande a pu montrer l’influence de la composante génétique dans l’axe du trajet migratoire. Le croisement de fauvettes à tête noire sédentaires du Cap-Vert avec des oiseaux allemands migrants donne que 41% de la descendance présentent un comportement de migration. De plus, toujours chez la même espèce, le croisement d’oiseaux allemands migrant vers le sud-ouest avec d’autres migrant vers le sud-est aboutit à des jeunes fauvettes qui voyageront avec une orientation intermédiaire par rapport à celle des parents.
Il faut savoir que la migration peut toucher totalement ou partiellement les populations pour une espèce donnée. On parle de « migration totale » quand tous les individus d’une population sont concernés et entament une migration. Il existe aussi le cas où les individus d’une population se reproduisant en Europe septentrionale vont hiverner en Europe méridionale et cohabiter sur la zone de reproduction d’une autre population de la même espèce dont les individus sont sédentaires. Il arrive aussi qu’il y ait, au sein de la même population, des individus sédentaires et migrateurs. Ceci met clairement en évidence une variation interindividuelle dans les relations étroites entre la composante génétique et les facteurs externes.

Comment les animaux s’adaptent-ils à ces trajets ?

À quatre pattes, dans les airs ou à la nage, le problème est le même pour tous : comment faire face aux dépenses d’énergie et aux dangers liés à un trajet long à la fois dans le temps et dans l’espace ?
En prévision des fortes dépenses d’énergie nécessaires à un long déplacement, beaucoup d’animaux, et en particulier les oiseaux qui battent fortement des ailes comme les oies ou les canards, accumulent des réserves (graisse et muscle) avant le départ. Il existe donc une période prémigratoire très importante pour ces animaux, pendant laquelle leur corps se modifie (développement des muscles locomoteurs et accumulation de graisse sous-cutanée principalement). De plus, juste à la fin de la période de reproduction, les rémiges (les grandes plumes des ailes) des oiseaux migrateurs subissent une mue. L’on peut supposer que cela permet d’optimiser l’efficacité du vol.
De nombreuses adaptations comportementales permettent également aux animaux d’économiser de l’énergie. Ainsi, les vols en V caractéristiques des oies, des canards ou des pélicans permettent aux individus placés de chaque côté de bénéficier des turbulences favorables induites par le battement d’ailes de l’oiseau situé à la pointe du V. Celui-ci est relayé en cours de vol afin de profiter à son tour de ces courants d’air. D’autres oiseaux volent de nuit, ce qui leur permet d’éviter les grosses chaleurs de la journée et les prédateurs. Enfin, certains animaux aquatiques (méduses, tortues luths) tirent avantage des courants marins pour atteindre à moindres frais des zones plus propices. De la même manière, les grands oiseaux planeurs, tels les cigognes ou les vautours, planent sur les courants d’air chaud ascendants pour prendre de l’altitude, puis glissent doucement jusqu’à la base d’une prochaine ascendance.
D’autres difficultés peuvent également se présenter en cours de migration. La pression des prédateurs peut être réduite par le déplacement en groupe, qui permet à la fois de donner l’alerte et de troubler le prédateur qui ne sait plus à quelle proie s’attaquer. En revanche, certains obstacles, comme les lignes électriques ou les transports aériens, sont des pièges que de nombreux oiseaux ne savent pas encore éviter.

Influence du réchauffement climatique sur les paramètres de migration

Il existe des oiseaux sédentaires qui hivernent sur leur zone de reproduction, des oiseaux dits « de courte distance » car leur zone d’hivernage est située au nord de la zone saharienne et les oiseaux dits « de longue distance », leur zone d’hivernage étant au-delà du Sahara. De nombreuses recherches sont actuellement menées pour évaluer l’incidence de l’augmentation de la température sur le comportement migratoire des oiseaux. Un travail récent basé sur un suivi de 300 espèces d’oiseaux entre 1960 et 1999 a mis en évidence un déclin du nombre d’espèces de migrateurs dits « de longue distance ». L’hypothèse avancée pour expliquer ce phénomène serait que ces espèces deviendraient sédentaires ou disparaîtraient. Par exemple, la cigogne blanche qui, schématiquement, se reproduit en Europe centrale et migre en Afrique en hiver (voir la carte page suivante), présente de plus en plus un comportement sédentaire en Europe. Des dizaines de cigognes, prenant peut-être exemple sur leurs congénères « apprivoisées » et sédentarisées par l’homme pour la sauvegarde des populations locales, restent spontanément sur leurs zones de reproduction européennes en hiver. Elles profitent alors de la nourriture disponible, notamment sur les décharges publiques. Peut-être assistons-nous ici à une évolution de l’espèce par l’intermédiaire d’individus qui, au lieu de risquer de mourir de faim pendant les sécheresses africaines ou de s’électrocuter en chemin, trouveront leur équilibre naturel en se sédentarisant ou en effectuant seulement de courts trajets de quelques centaines de kilomètres vers le sud pour éviter le gel hivernal de certaines régions. C’est le cas de la cigogne Max qui rejoignait le continent africain chaque hiver et qui, depuis deux années, arrête sa migration à la péninsule Ibérique.
Il a aussi été révélé que le réchauffement climatique pouvait influencer d’autres paramètres de migration. En ce qui concerne la date de départ de la migration automnale, elle est retardée pour les espèces migratrices de courte distance alors qu’elle est avancée pour les migrateurs de longue distance (l’explication donnée est que les oiseaux doivent traverser le Sahara avant que ne débute la période de sécheresse, qui elle-même est plus précoce). La date d’arrivée de la migration printanière est, elle, avancée ainsi que le début de la reproduction pour les espèces migratrices dites de courte distance. Pour les espèces migratrices dites de longue distance, les effets sont moins nets ; soit aucun effet n’apparaîtrait (chez le pouillot siffleur, Phylloscopus sibilatrix) ; soit l’arrivée serait plus précoce – mais pas assez pour être en phase avec la phénologie des ressources alimentaires (apparition des feuilles et donc des insectes), la date de ponte en serait alors retardée car les oiseaux auraient plus de difficulté à s’alimenter (exemple chez le gobe-mouches, Ficedula hypoleuca).


Les cigognes blanches nichent en Europe, de l’Espagne à la Russie, et dans l’extrême nord de l’Afrique. Les cigognes de la sous-population Ouest traversent la Méditerranée au-dessus du détroit de Gibraltar pour hiverner en Afrique de l’Ouest. Les cigognes de la sous-population Est traversent la Méditerranée au-dessus du détroit du Bosphore. Après avoir survolé Israël, elles hivernent dans tout l’est et le sud de l’Afrique. © AEWA

 

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